连载 | 村田静噪小课堂 : EMI静噪滤波器 - 使用LC的低通滤波器（上）

同学们,

《静噪基础课程》本期继续开讲！

上一章介绍的是

导体传导和共模

本章开始为你介绍EMI静噪滤波器

第 6章
EMI静 噪 滤 波 器

第1章 为什么需要EMI静噪滤波器

第2章 产生电磁噪声的机制

第3章 噪声问题复杂化的因素

第4章 空间传导及其应对措施

第5章导体传导和共模

第6章 EMI静噪滤波器

6-1.简介

6-2.EMI静噪滤波器

6-3.使用LC的低通滤波器

• 6-3-1. 电容器

• 6-3-2. 由电容器构成的低通滤波器的基本特性

• 6-3-3. 电感器

• 6-3-4.由电感器构成的低通滤波器的基本特性

• 6-3-5.使用电容器和电感器时电流的变化

• 6-3-6.结合电容器和电感器的滤波器

• 6-3-7.实际滤波器特性的示例

6-4.滤波器基本与实际特性不同

6-5.电容器的实际特性

小贴士点击收藏电子书，轻松查阅第1至5章内容

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6-3使用LC的低通滤波器

低通滤波器通常由电容器和电感器组成。虽然使用电容器和电感器构建滤波器是电路设计人员的常规任务，不过本节还是回顾基本特性。

6-3-1. 电容器

(1) 将噪声电流旁路到地

如图1所示，通过安装与负载并联的电容器，形成低通滤波器。

电容器阻抗本质上随着频率的增加而减小。这意味着，频率越高，负载上的电压越低。这是因为，如图所示，噪声电流被电容器旁路，并且不再流到负载。

图1由电容器构成的低通滤波器

(2) 非常适合高阻抗电路

除非电容器的阻抗相对小于输出阻抗和负载阻抗，否则噪声不会被旁路。这意味着，如果周围电路具有高阻抗，更容易让电容器工作。

在测量插损时，周围电路的阻抗为50Ω。然而，使用滤波器进行噪声抑制时，阻抗值通常不是50Ω，因此没有特定的固定值。为了估计实际使用滤波器时的降噪效果，必须基于借助插损测量的值，根据周围电路的阻抗进行转换。

第6-4节将进行详细解释。现在，我们假设周围电路的阻抗为50Ω，帮助更容易理解基本特性。

6-3-2. 由电容器构成的低通滤波器的基本特性

(1) 频率越高，效果越大

在绘制频率轴 (横轴) 的对数时，在衰减范围内，由电容器构成的低通滤波器的频率特性形成斜率为20dB/dec的直线，如图2所示。这是因为电容器的阻抗与频率成反比。如果频率增加十倍，电容器的阻抗将下降到十分之一，插损的变化量为20dB。

上述及本课程其他地方提到的“dec” (十) 意味着频率已经发生十倍的改变。

图2 由电容器构成的低通滤波器的基本特性

(2) 静电电容越大，效果越大

如图所示，如果电容器的静电电容改变，则插损曲线发生平行位移。如果电容器的静电电容发生十倍的变化，则衰减范围中插损的变化量同样为20dB。这是因为它将减少到十分之一，因为电容器的阻抗与静电电容成反比。

(3) 截止频率

通常，低通滤波器的频率特性在低频范围 (传输范围) 内接近0dB，并且在高频范围 (衰减范围) 内表现出显著的插损。插损变为3dB所处的频率用作分割这两个范围的频率。这称为截止频率。

如图3所示，截止频率大致是滤波器产生效果的下限频率。

如果在50Ω下测量，旁路电容器的截止频率将是电容器的阻抗约为25Ω时所处的频率。

图3 截止频率"

6-3-3. 电感器

(1) “扼流”噪声电流

如图4所示，电感器与负载并联安装。

电感器阻抗本质上随着频率的增加而增大。这意味着，频率越高，噪声电流通过越困难，因此负载上的电压越低。用于此目的的电感器称为扼流线圈，因为其以这种方式工作，以“扼流”电流。

图4 由电感器构成的低通滤波器

(2) 非常适合低阻抗电路

电感器将不能扼流噪声电流，除非电感器的阻抗相对大于信号源的内部阻抗和负载阻抗。这意味着，与电容器相比，如果周围电路具有低阻抗，更容易让电感器工作。

6-3-4.由电感器构成的低通滤波器的基本特性

(1) 与作为电感器相同的斜率: 20dB/dec

如图5所示，在衰减范围内，由电感器构成的低通滤波器的频率特性形成斜率为20dB/dec的直线——与电容器一样。这是因为电感器的阻抗与频率成比例地增加。如果频率增加十倍，阻抗也将增加十倍，插损的变化量为20dB。

图5 由电感器构成的低通滤波器的基本特性

2) 结果与电感成比例增加

如图所示，如果电感器的电感改变，则插损曲线发生平行位移。这与电容器的情况相同。

(3) 截止频率

如果在50Ω下测量，电感器的截止频率将是电感器的阻抗约为100Ω时所处的频率。

6-3. "使用LC的低通滤波器"的要点

√电容器和电感器用作低通滤波器的元件。

√电容器旁路噪声电流接地。

√电感器扼流噪声电流。

√组合电容器和电感器可以改善频率特性。

下课！

下节课，记得相约在静噪基础小课堂哟~

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